WO2013002063A1 - 医療用マニピュレータ - Google Patents

Abstract

　医療用マニピュレータ（１０Ａ）は、先端にエンドエフェクタ（１１）を有する外科用処置具（１２）と、外科用処置具（１２）のハンドル（１６）に着脱可能な駆動ユニット（１４）とを備える。駆動ユニット（１４）がハンドル（１６）に装着された状態で、操作レバー（５２）を操作すると、モータ（５０）の駆動力がハンドル（１６）側に伝達され、エンドエフェクタ（１１）が動作する。外科用処置具（１２）は、駆動ユニット（１４）を外した状態でも、手動操作によって単独で使用することが可能である。

Description

医療用マニピュレータ

　本発明は、外科手術、特に内視鏡下外科手術を行う際に用いられる医療用マニピュレータであって、手動操作に基づく動作と、駆動源の駆動に基づく動作とを使い分けることができる医療用マニピュレータに関する。

　内視鏡下外科手術（又は腹腔鏡下手術とも呼ばれる。）においては、患者の腹部等に複数の孔を開け、これらの孔にトラカール（筒状の器具）を挿入した後、各トラカールを通して、腹腔鏡（カメラ）と複数の鉗子を体腔内に挿入する。鉗子の先端部には、エンドエフェクタとして、生体組織等を把持するためのグリッパや、鋏、電気メスのブレード等が取り付けられている。

　腹腔鏡と鉗子を体腔内に挿入したら、腹腔鏡に接続されたモニタに映る腹腔内の様子を見ながら鉗子を操作して手術を行う。このような手術方法は、開腹を必要としないため、患者への負担が少なく、術後の回復や退院までの日数が大幅に低減される。このため、このような手術方法は、適用分野の拡大が期待されている。

　トラカールから挿入される鉗子として、先端部に関節を持たない一般的な鉗子の他に、先端部に関節を有してエンドエフェクタのロール動作や傾動動作が可能な鉗子、いわゆる医療用マニピュレータの開発が行われている（例えば、特許第４６２４６９６号公報、特許第４３９１７６２号公報参照）。このような医療用マニピュレータによれば、体腔内で自由度の高い動作が可能であり、手技が容易となり、適用可能な症例が多くなる。

　ところで、医療用マニピュレータを操作する際の操作力を軽減することを目的として、医療用マニピュレータにモータを搭載し、当該モータの駆動により医療用マニピュレータのエンドエフェクタを動作させることが考えられる。しかし、単にモータ駆動の構成を採用した場合、操作力の軽減は達成できる反面、医療用マニピュレータの重量が増大するという面もある。また、常にモータによって動作する構成の場合、モータを駆動できない等の何らかの事態が発生した場合には、医療用マニピュレータ自体が使用できなくなる。

　本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、駆動源を搭載することによる重量増大の影響を抑制できるとともに、状況に応じて駆動源によらず手動操作だけで使用することが可能な医療用マニピュレータを提供することを目的とする。

　上記の目的を達成するため、本発明は、先端に設けられたエンドエフェクタと、人手によって操作可能な少なくとも１つの手動用操作部が設けられたハンドルとを有し、前記手動用操作部に対する操作力が機械的に伝達されることにより前記エンドエフェクタが動作する外科用処置具と、前記ハンドルに着脱可能な駆動ユニットとを備え、前記駆動ユニットは、人手によって操作可能なユニット側操作部と、前記ユニット側操作部に対する操作に基づき動作する駆動源とを有し、前記駆動ユニットが前記ハンドルに装着された状態で、前記駆動源の駆動により前記エンドエフェクタが動作することを特徴とする。

　このように構成された医療用マニピュレータによれば、駆動ユニットをハンドルに装着した状態で、駆動ユニットのユニット側操作部を操作することにより、駆動源の駆動力によりエンドエフェクタが動作するので、ユニット側操作部に対する軽い操作力でも確実かつ簡単にエンドエフェクタを動作させることができる。また、外科用処置具は、ハンドルから駆動ユニットを取り外した状態でも、手動用操作部を操作することにより、エンドエフェクタを動作させることができるため、駆動源による駆動が必要ない場合には、駆動ユニットをハンドルから取り外して軽くすることができる。さらに、手術中に駆動ユニット側に何らかの問題（例えば、電源喪失等）が生じても、外科用処置具だけで手術を続行することができる。

　上記の医療用マニピュレータにおいて、前記ハンドルには、ハンドル側係合部が設けられ、前記駆動ユニットには、前記駆動源の駆動力に基づいて動作するユニット側係合部が設けられ、前記ハンドル側係合部と前記ユニット側係合部とは、前記駆動ユニットが前記ハンドルに装着された状態で、互いに相対回転不可能に係合し、前記ハンドル側係合部に伝達された駆動力は、前記外科用処置具に設けられた動力伝達経路を介して前記エンドエフェクタに伝達されるとよい。

　上記の構成により、駆動ユニットの駆動源からエンドエフェクタに確実に動力を伝達することができる。

　上記の医療用マニピュレータにおいて、前記ハンドルは、前記手動用操作部に加えて、手動操作することにより動力が機械的に伝達されて前記エンドエフェクタを開閉動作させる開閉操作部を有し、前記外科用処置具は、前記エンドエフェクタの姿勢を変更する姿勢変更機構を備え、前記ハンドルに前記駆動ユニットが装着された状態では、前記ユニット側操作部に対する操作に基づいて前記駆動源の駆動作用下に前記姿勢変更機構が動作し、前記ハンドルと前記駆動ユニットとが分離した状態では、前記手動用操作部に対する操作に基づいて前記姿勢変更機構が動作するとよい。

　上記の構成によれば、駆動ユニットをハンドルに装着した状態において、エンドエフェクタの姿勢変更に係る動作のみを駆動源による駆動とし、エンドエフェクタの開閉動作については手動操作を維持できる。このため、エンドエフェクタの開閉動作の際の把持力を感じ取ることができる利点を残したまま、姿勢変更動作についてだけ駆動源により駆動することができる。

　上記の医療用マニピュレータにおいて、前記外科用処置具は、前記エンドエフェクタの姿勢を変更する姿勢変更機構を備え、前記姿勢変更機構は、前記エンドエフェクタをその軸線を中心に回転させるロール動作と、前記エンドエフェクタを傾動させる傾動動作が可能であり、前記ハンドルには、前記手動用操作部が２つ設けられ、前記駆動ユニットには、前記駆動ユニットが前記ハンドルに装着された状態で、前記一方の手動用操作部又は前記他方の手動用操作部を外部に露出させる切欠き部が設けられ、前記駆動ユニットが前記ハンドルから分離した状態で、一方の前記手動用操作部に対する操作に基づいてロール動作駆動軸を介して前記エンドエフェクタの前記ロール動作が行われ、他方の前記手動用操作部に対する操作に基づいて傾動動作駆動軸を介して前記エンドエフェクタの前記傾動動作が行われ、前記駆動ユニットが前記ハンドルに装着された状態で、使用者が前記ユニット側操作部を操作することにより前記駆動源の駆動作用下に前記ロール動作と前記傾動動作のうち一方の動作が行われ、前記使用者が前記切欠き部を介して前記ロール動作と前記傾動動作のうち他方の動作に対応した前記手動用操作部を操作することにより、前記他方の動作が行われるとよい。

　この構成により、駆動ユニットがハンドルに装着された状態でも、ロール動作と傾動動作のうち電動駆動ではない方の動作、すなわち手動駆動による動作に対応した手動用操作部については、切欠き部を介して使用者が触れて確実に操作することができる。

　上記の医療用マニピュレータにおいて、前記外科用処置具は、前記エンドエフェクタの姿勢を変更する姿勢変更機構を備え、前記姿勢変更機構は、前記エンドエフェクタをその軸線を中心に回転させるロール動作と、前記エンドエフェクタを傾動させる傾動動作が可能であり、前記ハンドルには、前記手動用操作部が２つ設けられ、一方の前記手動用操作部に対する操作に基づいてロール動作駆動軸を介して前記エンドエフェクタの前記ロール動作が行われ、他方の前記手動用操作部に対する操作に基づいて傾動動作駆動軸を介して前記エンドエフェクタの前記傾動動作が行われ、前記ハンドルは、さらに、前記ハンドルに前記駆動ユニットが装着された状態で、前記駆動源と前記ロール動作駆動軸との間の動力伝達経路を形成する第１の切替状態と、前記駆動源と前記傾動動作駆動軸との間の動力伝達経路を形成する第２の切替状態とを選択的に切り替える切替機構を備えてもよい。

　上記の構成によれば、駆動源の駆動力を伝達する対象を、ロール動作駆動軸と傾動動作駆動軸のいずれか一方に選択的に切り替えることができるため、ロール動作用と傾動動作用とで駆動源を共通化することができる。従って、駆動源は１つだけでよく、駆動ユニットの重量の増大を抑制できる。

　上記の医療用マニピュレータにおいて、前記駆動ユニットは、前記ハンドルの基端方向から着脱可能であってもよい。

　上記の医療用マニピュレータにおいて、前記ユニット側操作部は、前記駆動ユニットの側部に設けられ、前記駆動ユニットが前記ハンドルに装着された状態で、前記ユニット側操作部は、前後方向に関して前記手動用操作部に重なる位置にあってもよい。この構成によれば、ハンドルに対する駆動ユニットの装着の前後で、手動用操作部の操作位置がほとんど変わらず、操作性が向上する。

　本発明の医療用マニピュレータによれば、駆動ユニットをハンドルに装着して使用することで、軽い操作力でも確実かつ簡単にエンドエフェクタを動作させることができ、駆動源による駆動が必要ない場合には、駆動ユニットをハンドルから取り外して軽くすることができ、さらに、手術中に駆動ユニット側に何らかの問題が生じても、外科用処置具だけで手術を続行することができる。すなわち、駆動源を搭載することによる重量増大の影響を抑制できるとともに、状況に応じて駆動源によらず手動操作だけで使用することができる。

本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータの斜視図であって、外科用処置具と駆動ユニットとを分離した状態を示す図である。 駆動ユニットを外科用処置具に装着した状態の、図１に示した医療用マニピュレータの側面図である。 図１に示した医療用マニピュレータの駆動ユニット及び胴体部の内部機構の模式図である。 本発明の第２実施形態に係る医療用マニピュレータの駆動ユニット及び胴体部の内部機構の模式図である。 駆動ユニットを外科用処置具に装着した状態の、図４に示した医療用マニピュレータの側面図である。 本発明の第３実施形態に係る医療用マニピュレータの駆動ユニット及び胴体部の内部機構の模式図である。 図７Ａは、本発明の第４実施形態に係る医療用マニピュレータの一部省略側面図であって、外科用処置具と駆動ユニットとを分離した状態を示す図であり、図７Ｂは、本発明の第４実施形態に係る医療用マニピュレータの一部省略側面図であって、駆動ユニットが外科用処置具に装着された状態を示す図である。 本発明の第５実施形態に係る医療用マニピュレータの斜視図である。

　以下、本発明に係る医療用マニピュレータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
　図１は、本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ａを示す斜視図である。医療用マニピュレータ１０Ａは、先端にエンドエフェクタ１１が設けられた外科用処置具１２と、この外科用処置具１２に着脱可能な駆動ユニット１４とを備えるものであり、先端に設けられたエンドエフェクタ１１で生体の一部を把持し又は生体に触れて、所定の処置を行うための医療機器である。医療用マニピュレータ１０Ａは、先端に設けるエンドエフェクタ１１の種類を変えることで、把持鉗子、ニードルドライバ、モノポーラ電気メス、バイポーラ電気メス等として構成され得る。

　外科用処置具１２は、当該外科用処置具１２の先端部を構成するエンドエフェクタ１１と、外科用処置具１２の基端部を構成しエンドエフェクタ１１を駆動するハンドル１６と、エンドエフェクタ１１とハンドル１６とを連結するシャフト（連結部）１８とを備える。エンドエフェクタ１１は、生体の一部を把持又は接触して外科的処置を行う部分であり、図示例では、一対のグリッパ部材１１ａ、１１ｂを有し、所定の開閉動作軸を基準に開閉動作するグリッパ機構として構成されている。エンドエフェクタ１１は、グリッパ機構に限らず、鋏や、電気メス用の電極として構成されてもよい。

　エンドエフェクタ１１は、シャフト１８の先端に設けられた姿勢変更機構２０の機能により複数の自由度で姿勢変更が可能である。本実施形態では、姿勢変更機構２０は、エンドエフェクタ１１をシャフト１８の軸線を中心に回転させる「ロール動作」と、エンドエフェクタ１１をシャフト１８の軸線に対して左右に傾動（首振り）させる「傾動動作」を行うことができる。傾動動作は、左右方向への首振りに代えて、エンドエフェクタ１１をシャフト１８の軸線に対して上下に傾動させる動作であってもよい。

　シャフト１８は、長尺で細径の管状部材であり、その中空部には、エンドエフェクタ１１の開閉動作、ロール動作及び傾動動作をするのに必要な動力を、ハンドル１６側からエンドエフェクタ１１及び姿勢変更機構２０に伝達するための動力伝達機構を構成する複数の部材が挿通及び配置されている。このような動力伝達機構の構成は、特に限定されず、例えば、ワイヤ、ロッド等を用いた構成を採用することができる。ワイヤ、ロッド等を用いた動力伝達機構は、例えば、特許第３４２１１１７号公報、特許第４６２４６９６号公報、特許第４２２６８４６号公報等に開示されている。

　ハンドル１６は、シャフト１８の基端が連結された胴体部２２と、胴体部２２に設けられたロール操作部（手動用操作部）２４及び傾動操作部（手動用操作部）２６と、胴体部２２の下部に設けられたグリップ２８及びトリガレバー（開閉操作部）３０とを備える。図示した構成例のロール操作部２４は、胴体部２２の先端寄りの所に、胴体部２２の軸線（シャフト１８の軸線と同じ）を中心として回転自在に配置されたリング状の部材である。ロール操作部２４を手動操作して回転させると、第１の動力伝達機構３２（図３参照）を介して回転が機械的に姿勢変更機構２０に伝達され、エンドエフェクタ１１がシャフト１８の軸線を中心に回転する。

　図示した構成例の傾動操作部２６は、胴体部２２におけるロール操作部２４よりも基端側の所に、胴体部２２の軸線に直交する方向の軸線を中心として回転自在に配置されたリング状の部材であり、周方向の一部が胴体部２２の側面から露出している。この露出している部分に触れて手動操作により回転させると、第２の動力伝達機構３４（図３参照）を介して回転が機械的に姿勢変更機構２０に伝達され、エンドエフェクタ１１がシャフト１８の軸線に対して非平行な方向（左右方向又は上下方向）に傾動する。

　図３は、駆動ユニット１４及び胴体部２２の内部機構の模式図である。図３に示すように、胴体部２２内には、ロール駆動伝達系として、ロール操作部２４と噛み合うロール歯車軸３６と、ロール歯車軸３６と噛み合う歯車３８と、歯車３８と噛み合うロール動作駆動軸４０（図４も参照）とが設けられている。ロール歯車軸３６の一方側（ロール操作部２４側）には、ロール操作部２４の内周部に設けられた内周ギヤ２４ａと噛み合う平歯車３６ａが設けられ、ロール歯車軸３６の他方側には、歯車３８と噛み合うかさ歯車３６ｂが設けられている。

　歯車３８は、ロール歯車軸３６のかさ歯車３６ｂと噛み合うかさ歯車３８ａと、かさ歯車３８ａと同軸に一体的に設けられた平歯車３８ｂとを有する。平歯車３８ｂは、ロール動作駆動軸４０と噛み合っている。従って、ロール操作部２４を手動操作で回転させると、その回転が、ロール歯車軸３６、歯車３８を介してロール動作駆動軸４０に伝達される。ロール動作駆動軸４０に伝達された駆動力は、図示しない動力伝達部材（ワイヤ、ロッド等）を介して姿勢変更機構２０（図１及び図２参照）に伝達される。この結果、エンドエフェクタ１１のロール動作が行われる。ロール歯車軸３６、歯車３８及びロール動作駆動軸４０は、ロール操作部２４から姿勢変更機構２０へ動力を伝達する第１の動力伝達機構３２の一部を構成する。

　なお、上述した第１の動力伝達機構３２は、上述した構成に限らず、ロール操作部２４から姿勢変更機構２０へ動力を伝達する他の構成を採用し得る。

　また、図３に示すように、胴体部２２内には、傾動操作部２６と噛み合う傾動動作駆動軸４２が設けられている。図示例の傾動動作駆動軸４２は、傾動操作部２６の内周部に設けられた内周ギヤ２６ａと噛み合っている。従って、傾動操作部２６を手動操作で回転させると、その回転が、傾動操作部２６と噛み合う傾動動作駆動軸４２に伝達される。傾動動作駆動軸４２に伝達された駆動力は、図示しない動力伝達部材（ワイヤ、ロッド等）を介して姿勢変更機構２０に伝達される。この結果、エンドエフェクタ１１の傾動動作が行われる。傾動動作駆動軸４２は、傾動操作部２６から姿勢変更機構２０へ動力を伝達する第２の動力伝達機構３４の一部を構成する。

　なお、第２の動力伝達機構３４は、上述した構成に限らず、傾動操作部２６から姿勢変更機構２０へ動力を伝達する他の構成を採用し得る。

　胴体部２２には、さらに、傾動操作部２６と噛み合う駆動歯車４４と、駆動歯車４４に同軸に連結されたハンドル側駆動軸４６と、ハンドル側駆動軸４６の駆動歯車４４とは反対側の端部（図３で上端部）に同軸に連結されたハンドル側係合部４８とを有する。駆動歯車４４と、ハンドル側駆動軸４６と、ハンドル側係合部４８とは、一体的に回転する。

　図１及び図２に示すグリップ２８は、使用者が手指で把持する部分であり、胴体部２２の下部から下方及び後方（基端方向）に斜めに延在するとともに、指（例えば親指）を引っ掛けるための指孔２９が設けられている。胴体部２２の下方でグリップ２８の前方には、トリガ軸２７を中心として前後方向に揺動可能なトリガレバー３０が設けられている。トリガレバー３０には、使用者の手指（例えば、中指）を引っ掛けるための指孔３１が設けられている。

　トリガレバー３０の動作は、図示しない第３の動力伝達機構を介してエンドエフェクタ１１に伝達される。具体的には、トリガレバー３０を後方（図２で右方向）に引き寄せると、エンドエフェクタ１１が閉じ、トリガレバー３０を前方（図２で左方向）に押し出すと、エンドエフェクタ１１が開くようになっている。第３の動力伝達機構の構成は、特に限定されず、ワイヤ、ロッド等を用いた従来周知の構成を適用することができる。

　駆動ユニット１４は、上述したハンドル１６の、特に胴体部２２に着脱可能に構成されている。図示した構成例の駆動ユニット１４は、駆動源としてのモータ５０が搭載されたユニット本体５１と、ユニット本体５１に連結された操作レバー（ユニット側操作部）５２とを有する。ユニット本体５１は、ハンドル１６の胴体部２２に着脱可能な部分であり、ハンドル１６の上方から着脱できるよう下方が開放しており、ハンドル１６に装着したときにハンドル１６の胴体部２２をほぼ覆うように構成されている。

　ユニット本体５１の側部には下方に開放する切欠き部５４が設けられている。このため、図２に示すように、胴体部２２に装着した状態で、ロール操作部２４の一部（下半分程度）が切欠き部５４を介して露出するようになっている。このため、駆動ユニット１４をハンドル１６に装着した状態でも、医療用マニピュレータ１０Ａの使用者は、切欠き部５４から露出したロール操作部２４に触れて、ロール操作部２４を操作することができる。

　操作レバー５２は、左右に揺動自在にユニット本体５１に連結され、使用者の手指（例えば、人差し指）を引っ掛けるための指孔５２ａが設けられている。図示例の操作レバー５２は、ユニット本体５１から下方に延出するとともに、途中で屈曲して前方に延びている。駆動ユニット１４をハンドル１６に装着した状態で操作レバー５２とトリガレバー３０とが干渉しないように、ユニット本体５１の中心から左右方向にややオフセットした位置に操作レバー５２が設けられている。

　図１に示すように、駆動ユニット１４は、動力線及び信号線を含むケーブル５６を介してコントローラ５８に接続されている。コントローラ５８は、モータ５０への電力供給と駆動制御を行うものであり、外部電源から電力を受ける。操作レバー５２を操作すると、その操作に応じた信号がコントローラ５８に送信され、コントローラ５８がモータ５０の駆動を制御する。なお、コントローラ５８の機能の一部又は全部は、駆動ユニット１４に一体的に搭載することもできる。

　図３に示すように、ユニット本体５１内には、モータ５０と、モータ５０の出力軸５０ａに固定された第１かさ歯車６０と、第１かさ歯車６０と噛み合う第２かさ歯車６２と、第２かさ歯車６２に同軸に連結されたユニット側駆動軸６４と、ユニット側駆動軸６４の第２かさ歯車６２とは反対側の端部（図３で下端部）に連結されたユニット側係合部６６とを有する。モータ５０が回転すると、その回転は第１かさ歯車６０、第２かさ歯車６２及びユニット側駆動軸６４を介してユニット側係合部６６に伝達される。

　ユニット側係合部６６と、ハンドル側係合部４８とは、互いに相対回転不可能に嵌合（係合）可能である。例えば、ユニット側係合部６６を断面非円形（例えば、断面波型状、断面多角形状等）の凸部又は凹部に形成し、ハンドル側係合部４８をユニット側係合部６６の凸部又は凹部に対応する断面非円形の凹部又は凸部に形成し得る。駆動ユニット１４をハンドル１６の胴体部２２に装着すると、上述したユニット側係合部６６とハンドル側係合部４８とが相対回転不可能に嵌合する。従って、モータ５０の回転が、ユニット側係合部６６とハンドル側係合部４８を介して、ハンドル１６側に伝達され得る。

　本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ａは、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、その作用及び効果について説明する。

　医療用マニピュレータ１０Ａを、手動操作による動作とモータ５０による動作とを組み合わせて使用したい場合には、駆動ユニット１４をハンドル１６の胴体部２２に装着する（図２参照）。すると、上述したユニット側係合部６６とハンドル側係合部４８とが相対回転不可能に嵌合する。従って、この状態で操作レバー５２を操作して動かすと、コントローラ５８の制御作用下にユニット本体５１に搭載されたモータ５０が駆動し、その駆動力が、ユニット側係合部６６とハンドル側係合部４８を介して、駆動歯車４４に伝達される。当該駆動力は、さらに、駆動歯車４４と噛み合う傾動操作部２６を介して傾動動作駆動軸４２に伝達される。これにより、エンドエフェクタ１１の傾動動作が行われる。

　エンドエフェクタ１１をロール動作させるには、ロール操作部２４を手動で回転操作すればよい。この場合、ユニット本体５１に切欠き部５４が設けられているので、駆動ユニット１４を胴体部２２に装着した状態でも、切欠き部５４からロール操作部２４の一部が露出する。このため、ユニット本体５１が邪魔にならず、ロール操作部２４を操作しやすい。エンドエフェクタ１１の開閉動作を行うには、トリガレバー３０を手動で押し引き操作する。

　以上のように、医療用マニピュレータ１０Ａによれば、駆動ユニット１４をハンドル１６に装着した状態で、駆動ユニット１４の操作レバー５２を操作することにより、電動駆動によりエンドエフェクタ１１が傾動動作するので、操作レバー５２に対する軽い操作力でも確実かつ簡単にエンドエフェクタ１１を傾動動作させることができる。

　医療用マニピュレータ１０Ａは、駆動ユニット１４と外科用処置具１２とを分離した状態でも、外科用処置具１２単体で使用することができる。すなわち、駆動ユニット１４を外科用処置具１２から取り外した状態では、傾動操作部２６を手動で操作（回転操作）することにより、エンドエフェクタ１１を傾動動作させることができる。エンドエフェクタ１１のロール動作と開閉動作は、駆動ユニット１４を装着した状態と同様に、ロール操作部２４とトリガレバー３０を手動で操作することで、行うことができる。

　このように、外科用処置具１２は、ハンドル１６から駆動ユニット１４を取り外した状態でも、傾動操作部２６を操作することにより、エンドエフェクタ１１を傾動動作させることができるため、モータ５０による駆動が必要ない場合には、駆動ユニット１４をハンドル１６から取り外して軽くすることができる。さらに、手術中に駆動ユニット１４側に何らかの問題（例えば、電源喪失等）が生じても、外科用処置具１２だけで手術を続行することができる。

　本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ａの場合、駆動ユニット１４をハンドル１６に装着した状態において、エンドエフェクタ１１の傾動動作のみをモータ５０による駆動とし、エンドエフェクタ１１の開閉動作については手動操作を維持できる。このため、エンドエフェクタ１１の開閉動作の際の把持力を感じ取ることができる利点を残したまま、傾動動作についてだけモータ５０で駆動することができ、使い勝手がよい。

　図３に示した構成は、ハンドル側係合部４８で受けたモータ５０の駆動力を、複数の歯車（駆動歯車４４及び傾動操作部２６）を介して傾動動作駆動軸４２に伝達する構成であるが、このような構成に代えて、例えば、ハンドル側係合部４８と傾動動作駆動軸４２とを直結し、歯車を介さずに、傾動動作駆動軸４２に駆動力を伝達する構成を採用してもよい。

　また、本実施形態の他の変形例として、駆動ユニット１４をハンドル１６の胴体部２２に装着した状態でロール操作部２４の一部（例えば、外周部）に接触する回転体（ギヤ等）を駆動ユニット１４に設けるとともに、当該回転体をモータ５０により駆動するようにし、当該回転体に接触するロール操作部２４を回転駆動する構成を採用してもよい。

［第２実施形態］
　次に、図４を参照し、第２実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ｂについて説明する。なお、第２実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ｂにおいて、第１実施形態に医療用マニピュレータ１０Ａと同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下の第２実施形態の説明において、第１実施形態と異なる構成要素については、第１実施形態の各構成要素に付した符号（数字）に対して「ａ」を付加している。

　第２実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ｂの外科用処置具１２ａは、ハンドル１６ａの特に胴体部２２ａの内部機構及びユニット本体５１ａに関して、第１実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ａの外科用処置具１２の胴体部２２の内部機構（図３参照）及びユニット本体５１と異なる。図４に示すように、本実施形態では、ハンドル側駆動軸４６ａが、歯車３８と連結しており、駆動歯車４４（図３参照）は設けられていない。このように構成しているので、駆動ユニット１４をハンドル１６ａに装着した状態では、モータ５０による駆動でエンドエフェクタ１１（図１参照）のロール動作が行われる。

　すなわち、駆動ユニット１４ａをハンドル１６ａの胴体部２２ａに装着し、操作レバー５２（図１及び図２参照）を操作して動かすと、コントローラ５８の制御作用下にユニット本体５１ａに搭載されたモータ５０が駆動し、その駆動力が、ユニット側係合部６６とハンドル側係合部４８を介して、ハンドル１６ａ側に伝達される。この駆動力は、さらに、ハンドル側駆動軸４６ａ及び歯車を介してロール動作駆動軸４０に伝達される。これにより、エンドエフェクタ１１のロール動作が行われる。

　図４及び図５に示すように、ユニット本体５１ａの左右両側の下部には、傾動操作部２６を外部に露出させる切欠き部５３が設けられている。このような切欠き部５３が設けられることにより、駆動ユニット１４ａがハンドル１６ａに装着された状態で、使用者が傾動操作部２６に触れて操作することができる。従って、駆動ユニット１４ａがハンドル１６ａに装着された状態でも、手動操作により、エンドエフェクタ１１の傾動動作を確実に実行することができる。

　エンドエフェクタ１１を傾動動作させるには、傾動操作部２６を手動で回転操作する。

　本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ｂによれば、駆動ユニット１４ａをハンドル１６ａに装着した状態で、駆動ユニット１４ａの操作レバー５２を操作することにより、モータ５０の駆動によりエンドエフェクタ１１がロール動作するので、操作レバー５２に対する軽い操作力でも確実かつ簡単にエンドエフェクタ１１をロール動作させることができる。

　医療用マニピュレータ１０Ｂは、駆動ユニット１４ａと外科用処置具１２ａとを分離した状態でも、外科用処置具１２ａを単体で使用することができる。すなわち、駆動ユニット１４ａを外科用処置具１２ａから取り外した状態では、ロール操作部２４を手動で操作（回転操作）することにより、エンドエフェクタ１１をロール動作させることができる。

　医療用マニピュレータ１０Ｂに関し、手動操作に基づいてエンドエフェクタ１１を開閉動作させることができる点は、第１実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ａと同じであり、使い勝手がよい。

　その他、第２実施形態において、第１実施形態と共通する各構成部分については、第１実施形態における当該共通の各構成部分がもたらす作用及び効果と同一又は同様の作用及び効果が得られることは勿論である。

　図４に示した構成は、ハンドル側係合部４８で受けたモータ５０の駆動力を、歯車を介してロール動作駆動軸４０に伝達する構成であるが、このような構成に代えて、例えば、ハンドル側係合部４８とロール動作駆動軸４０とを直結し、歯車を介さずに、ロール動作駆動軸４０に駆動力を伝達する構成を採用してもよい。

　また、本実施形態の他の変形例として、駆動ユニット１４ａをハンドル１６ａの胴体部２２ａに装着した状態で傾動操作部２６の一部（例えば外周部）に接触する回転体（ギヤ等）を駆動ユニット１４ａに設けるとともに、当該回転体をモータ５０により駆動するようにし、当該回転体に接触する傾動操作部２６を回転駆動する構成を採用してもよい。

　上述した第１実施形態又は第２実施形態では、ロール動作又は傾動動作の一方だけをモータ５０の駆動により行い得るように構成されたが、ロール動作と傾動動作の両方を行い得るように各動作をさせるための複数のモータを設け、各モータの駆動により、ロール動作と傾動動作をそれぞれ行うことが可能な構成としてもよい。

［第３実施形態］
　１つのモータ５０でロール動作と傾動動作の両方を行い得るように、クラッチ機構（切替機構）をハンドル１６（１６ａ）に設けてもよい。この場合、当該クラッチ機構は、ハンドル１６（１６ａ）に駆動ユニット１４が装着された状態で、モータ５０とロール動作駆動軸４０との間の動力伝達経路を形成する第１の切替状態と、モータ５０と傾動動作駆動軸４２との間の動力伝達経路を形成する第２の切替状態とを選択的に切り替えるように構成される。以下に、このようなクラッチ機構を備えた第４実施形態に係る医療用マニピュレータについて説明する。

　図６は、第４実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ｄにおける一構成例に係るクラッチ機構（切替機構）７０を示す。なお、図６において、図３に示した構成と同じ構成要素には、同一の符号を付し、異なる構成要素については、図３に示した各構成要素に付した符号（数字）に対して「ｂ」を付加している。

　このクラッチ機構７０は、ハンドル側駆動軸４６ｂに連結され軸方向（図６で上下方向）に変位可能なクラッチ盤７２と、歯車３８に固定された（設けられた）第１当接部（第１摩擦プレート）７４と、駆動歯車４４ｂに固定された（設けられた）第２当接部（第２摩擦プレート）７６とを備える。第１当接部７４は、歯車３８の、駆動歯車４４ｂに対向する側に設けられている。第２当接部７６は、駆動歯車４４ｂの、歯車３８に対向する側に設けられている。クラッチ盤７２は、第１当接部７４と第２当接部７６との間に配置され、第１当接部７４に接触する位置と、第２当接部７６に接触する位置との間を変位可能に構成されている。

　図６の構成において、ハンドル側駆動軸４６ｂは、駆動歯車４４ｂに設けられた貫通孔７７に挿通されている。従って、クラッチ盤７２と第２当接部７６とが離間している状態では、ハンドル側駆動軸４６ｂと駆動歯車４４ｂとは互いに独立に回転可能である。ハンドル１６（図１参照）には、クラッチ盤７２を第１当接部７４に接触する位置と第２当接部７６に接触する位置とに切り替える図示しないスイッチが設けられている。

　このように構成されたクラッチ機構７０において、クラッチ盤７２を第１当接部７４に接触する位置に移動させ、この状態でモータ５０（図１等参照）の回転によってハンドル側駆動軸４６ｂが回転すると、クラッチ盤７２とともに第１当接部７４が固定された歯車３８も一体となって回転する。この結果、ロール動作駆動軸４０に回転が伝達され、エンドエフェクタ１１（図１参照）のロール動作が行われる。この場合、クラッチ盤７２と第２当接部７６は離間しているため、クラッチ盤７２の回転は駆動歯車４４ｂには伝達されない。エンドエフェクタ１１を傾動動作させるには、傾動操作部２６を手動で回転操作すればよい。

　一方、クラッチ盤７２を第２当接部７６に接触する位置に移動させ、この状態でモータ５０の回転によってハンドル側駆動軸４６ｂが回転すると、クラッチ盤７２とともに第２当接部７６が固定された駆動歯車４４ｂも一体となって回転する。この結果、傾動動作駆動軸４２に回転が伝達され、エンドエフェクタ１１の傾動動作が行われる。この場合、クラッチ盤７２と第１当接部７４は離間しているため、クラッチ盤７２の回転は歯車３８には伝達されない。エンドエフェクタ１１をロール動作させるには、ロール操作部２４を手動で回転操作すればよい。

　このようなクラッチ機構７０の構成により、モータ５０の駆動力を伝達する対象を、ロール動作駆動軸４０と傾動動作駆動軸４２のいずれか一方に選択的に切り替えることができるため、ロール動作用と傾動動作用とでモータ５０を共通化することができる。従って、モータ５０は１つだけでよく、駆動ユニット１４の重量の増大を抑制できる。

　なお、上述したクラッチ機構７０は、モータ５０による駆動対象をロール動作と傾動動作のいずれか一方に切り替える切替機構の１つの構成例に過ぎず、切替機構の他の構成例としては、歯車軸を変位可能に設け、この歯車軸の位置の切替により、上述した第１の切替状態と第２の切替状態とを選択的に切り替える構成を採用してもよい。

［第４実施形態］
　次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照し、第４実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ｄについて説明する。なお、第４実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ｄにおいて、第１実施形態に医療用マニピュレータ１０Ａと同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

　上述した第１実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ａでは、駆動ユニット１４は、ハンドル１６の上方から着脱できるように構成されている。これに対し、第４実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ｄでは、駆動ユニット１４ｂは、ハンドル１６の後方（基端方向）から着脱可能に構成されている。図７Ａでは、駆動ユニット１４ｂは、ハンドル１６から取り外されており、図７Ｂでは、駆動ユニット１４ｂは、ハンドル１６に装着されている。

　駆動ユニット１４ｂのユニット本体５１ａは、ハンドル１６の胴体部２２が挿入可能なように先端方向に開口する筒状に形成される。図２等に示した駆動ユニット１４のユニット本体５１は、ハンドル１６に装着された状態で、ロール操作部２４を部分的に覆うように構成されたが、本実施形態では、図７Ｂに示すように、駆動ユニット１４ｂのユニット本体５１ａは、ハンドル１６に装着された状態で、ロール操作部２４を覆わない構成、すなわち、装着状態でのユニット本体５１ａの先端部はロール操作部２４よりも基端側に位置する。

　駆動ユニット１４ｂをハンドル１６の胴体部２２に装着すると、モータ５０の駆動力がハンドル１６側に伝達可能な状態となる。図３に示した内部機構を採用した場合、モータ５０の駆動力は、傾動動作駆動軸４２に伝達される。図４に示した内部機構を採用した場合、モータ５０の駆動力は、ロール動作駆動軸４０に伝達される。図６に示した内部機構を採用した場合、モータ５０の駆動力は、クラッチ機構の動作状態に応じて、傾動動作駆動軸４２又はロール動作駆動軸４０に伝達される。

［第５実施形態］
　次に、図８を参照し、第５実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ｅについて説明する。なお、第５実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ｅにおいて、第１実施形態に医療用マニピュレータ１０Ａと同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

　医療用マニピュレータ１０Ｅは、図３に示した内部機構と同様の内部機構を備える。駆動ユニット１４ｃは、外科用処置具１２のハンドル１６に着脱可能であり、駆動ユニット１４ｂを装着した状態で、操作スイッチ８０ａ、８０ｂを操作すると、コントローラ５８の制御作用下にモータ５０が駆動し、当該モータ５０の駆動力に基づいてエンドエフェクタ１１が傾動動作するように構成されている。すなわち、本実施形態において、操作スイッチ８０ａ、８０ｂは、電動用操作部として構成されている。

　上述した第１実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ａでは、駆動ユニット１４の操作レバー５２は、ユニット本体５１の先端側に設けられている。このため、駆動ユニット１４ｃをハンドル１６から取り外した状態で、エンドエフェクタ１１の傾動動作をする際は、使用者は、傾動操作部２６を操作する。一方、駆動ユニット１４ｃをハンドル１６に装着した状態で、エンドエフェクタ１１の傾動動作をする際は、使用者は、ハンドル１６の先端側に位置する操作レバー５２を操作することになる。

　これに対し、本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ｅでは、駆動ユニット１４ｃのユニット本体５１の先端側ではなく、その側面に、操作スイッチが設けられている。この操作スイッチ８０ａ、８０ｂは、駆動ユニット１４ｃがハンドル１６に装着された状態で、前後方向（シャフト１８の軸線方向）に関して、傾動操作部２６の位置と略同じ位置に設けられる。換言すれば、駆動ユニット１４ｃがハンドル１６に装着された状態で、操作スイッチ８０ａ、８０ｂは、後方向に関して傾動操作部２６に重なる位置にある。

　本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０Ｅでは、操作スイッチ８０ａ、８０ｂの配置が上記のように工夫されているため、ハンドル１６に対する駆動ユニット１４ｃの装着の前後で、傾動動作用の操作部（装着前は傾動操作部２６、装着後は操作スイッチ８０ａ、８０ｂ）の操作位置がほとんど変わらず、操作性が向上する。

　図示例の操作スイッチ８０ａ、８０ｂは、ユニット本体５１の左右両側に設けられており、長手方向がシャフト１８の軸線方向に沿った長方形状である。左側の操作スイッチ８０ａの前寄りの箇所又は右側の操作スイッチ８０ｂの後ろ寄りの箇所を押圧操作すると、その操作に応じてコントローラ５８がモータ５０の駆動を制御し、モータ５０の駆動に基づきエンドエフェクタ１１が使用者から見て右方向に傾動する。左側の操作スイッチ８０ａの後ろ寄りの箇所又は右側の操作スイッチ８０ｂの前寄りの箇所を押圧操作すると、その操作に応じてコントローラ５８がモータ５０の駆動を制御し、モータ５０の駆動に基づきエンドエフェクタ１１が使用者から見て左方向に傾動する。

　このように構成されているため、右側の操作スイッチ８０ａと左側の操作スイッチ８０ｂのいずれを操作した場合でも、操作スイッチ８０ａ、８０ｂの操作感が使用者の感覚に良く合い、操作性に優れる。また、使用者が右手でグリップ２８を把持した場合と左手でグリップ２８を把持した場合のいずれでの場合でも、右側の操作スイッチ８０ａと左側の操作スイッチ８０ｂのいずれか一方を、操作し易い指で触れて操作することができる。

　なお、駆動ユニット１４ｃには、右側の操作スイッチ８０ａと左側の操作スイッチ８０ｂのいずれか一方のみが設けられてもよい。また、本実施形態では、操作スイッチ８０ａ、８０ｂは、スイッチ本体５１ｂの側方から押圧することで作動する構成であるが、このような構成に限らず、スイッチ本体５１ｂに対して前後方向にスライド操作することで作動する構成であってもよい。

［その他の実施形態］
　上述した各実施形態では、モータ５０を駆動するための電力をコントローラ５８からケーブル５６を介して駆動ユニット１４、１４ａ～１４ｃに供給する構成であったが、このような構成に代えて、駆動ユニット１４、１４ａ～１４ｃにバッテリ（二次電池）を搭載するとともに、ケーブル５６を省略したコードレスタイプの構成を採用してもよい。これにより、ケーブル５６が邪魔にならず、使い勝手を向上させることができる。

　上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

Claims (7)

1. 　先端に設けられたエンドエフェクタ（１１）と、人手によって操作可能な少なくとも１つの手動用操作部（２４、２６）が設けられたハンドル（１６）とを有し、前記手動用操作部（２４、２６）に対する操作力が機械的に伝達されることにより前記エンドエフェクタ（１１）が動作する外科用処置具（１２）と、
   　前記ハンドル（１６）に着脱可能な駆動ユニット（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）とを備え、
   　前記駆動ユニット（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）は、人手によって操作可能なユニット側操作部（５２、８０ａ、８０ｂ）と、前記ユニット側操作部（５２、８０ａ、８０ｂ）に対する操作に基づき動作する駆動源（５０）とを有し、
   　前記駆動ユニット（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）が前記ハンドル（１６）に装着された状態で、前記駆動源（５０）の駆動により前記エンドエフェクタ（１１）が動作する、
   　ことを特徴とする医療用マニピュレータ（１０Ａ～１０Ｅ）。
2. 　請求項１記載の医療用マニピュレータ（１０Ａ～１０Ｅ）において、
   　前記ハンドル（１６）には、ハンドル側係合部（４８）が設けられ、
   　前記駆動ユニット（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）には、前記駆動源（５０）の駆動力に基づいて動作するユニット側係合部（６６）が設けられ、
   　前記ハンドル側係合部（４８）と前記ユニット側係合部（６６）とは、前記駆動ユニット（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）が前記ハンドル（１６）に装着された状態で、互いに相対回転不可能に係合し、
   　前記ハンドル側係合部（４８）に伝達された駆動力は、前記外科用処置具（１２）に設けられた動力伝達経路を介して前記エンドエフェクタ（１１）に伝達される、
   　ことを特徴とする医療用マニピュレータ（１０Ａ～１０Ｅ）。
3. 　請求項１記載の医療用マニピュレータ（１０Ａ～１０Ｅ）において、
   　前記ハンドル（１６）は、前記手動用操作部（２４、２６）に加えて、手動操作することにより動力が機械的に伝達されて前記エンドエフェクタ（１１）を開閉動作させる開閉操作部（３０）を有し、
   　前記外科用処置具（１２）は、前記エンドエフェクタ（１１）の姿勢を変更する姿勢変更機構（２０）を備え、
   　前記ハンドル（１６）に前記駆動ユニット（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）が装着された状態では、前記ユニット側操作部（５２、８０ａ、８０ｂ）に対する操作に基づいて前記駆動源（５０）の駆動作用下に前記姿勢変更機構（２０）が動作し、
   　前記ハンドル（１６）と前記駆動ユニット（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）とが分離した状態では、前記手動用操作部（２４、２６）に対する操作に基づいて前記姿勢変更機構（２０）が動作する、
   　ことを特徴とする医療用マニピュレータ（１０Ａ～１０Ｅ）。
4. 　請求項１記載の医療用マニピュレータ（１０Ａ～１０Ｃ、１０Ｅ）において、
   　前記外科用処置具（１２）は、前記エンドエフェクタ（１１）の姿勢を変更する姿勢変更機構（２０）を備え、
   　前記姿勢変更機構（２０）は、前記エンドエフェクタ（１１）をその軸線を中心に回転させるロール動作と、前記エンドエフェクタ（１１）を傾動させる傾動動作が可能であり、
   　前記ハンドル（１６）には、前記手動用操作部（２４、２６）が２つ設けられ、
   　前記駆動ユニット（１４、１４ａ、１４ｃ）には、前記駆動ユニット（１４、１４ａ、１４ｃ）が前記ハンドル（１６）に装着された状態で、前記一方の手動用操作部（２４）又は前記他方の手動用操作部（２６）を外部に露出させる切欠き部（５３、５４）が設けられ、
   　前記駆動ユニット（１４、１４ａ、１４ｃ）が前記ハンドル（１６）から分離した状態で、一方の前記手動用操作部（２４）に対する操作に基づいてロール動作駆動軸（４０）を介して前記エンドエフェクタ（１１）の前記ロール動作が行われ、他方の前記手動用操作部（２６）に対する操作に基づいて傾動動作駆動軸（４２）を介して前記エンドエフェクタ（１１）の前記傾動動作が行われ、
   　前記駆動ユニット（１４、１４ａ、１４ｃ）が前記ハンドル（１６）に装着された状態で、使用者が前記ユニット側操作部（５２、８０ａ、８０ｂ）を操作することにより前記駆動源（５０）の駆動作用下に前記ロール動作と前記傾動動作のうち一方の動作が行われ、前記使用者が前記切欠き部（５３、５４）を介して前記ロール動作と前記傾動動作のうち他方の動作に対応した前記手動用操作部（２４、２６）を操作することにより、前記他方の動作が行われる、
   　ことを特徴とする医療用マニピュレータ（１０Ａ～１０Ｃ、１０Ｅ）。
5. 　請求項１記載の医療用マニピュレータ（１０Ｃ）において、
   　前記外科用処置具（１２）は、前記エンドエフェクタ（１１）の姿勢を変更する姿勢変更機構（２０）を備え、
   　前記姿勢変更機構（２０）は、前記エンドエフェクタ（１１）をその軸線を中心に回転させるロール動作と、前記エンドエフェクタ（１１）を傾動させる傾動動作が可能であり、
   　前記ハンドル（１６）には、前記手動用操作部（２４、２６）が２つ設けられ、
   　一方の前記手動用操作部（２４）に対する操作に基づいてロール動作駆動軸（４０）を介して前記エンドエフェクタ（１１）の前記ロール動作が行われ、他方の前記手動用操作部（２６）に対する操作に基づいて傾動動作駆動軸（４２）を介して前記エンドエフェクタ（１１）の前記傾動動作が行われ、
   　前記ハンドル（１６）は、さらに、前記ハンドル（１６）に前記駆動ユニット（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）が装着された状態で、前記駆動源（５０）と前記ロール動作駆動軸（４０）との間の動力伝達経路を形成する第１の切替状態と、前記駆動源（５０）と前記傾動動作駆動軸（４２）との間の動力伝達経路を形成する第２の切替状態とを選択的に切り替える切替機構（７０）を備える、
   　ことを特徴とする医療用マニピュレータ（１０Ｃ）。
6. 　請求項１記載の医療用マニピュレータ（１０Ｄ）において、
   　前記駆動ユニット（１４ｂ）は、前記ハンドル（１６）の基端方向から着脱可能である、
   　ことを特徴とする医療用マニピュレータ（１０Ｄ）。
7. 　請求項１記載の医療用マニピュレータ（１０Ｅ）において、
   　前記ユニット側操作部（８０ａ、８０ｂ）は、前記駆動ユニット（１４ｃ）の側部に設けられ、
   　前記駆動ユニット（１４ｃ）が前記ハンドル（１６）に装着された状態で、前記ユニット側操作部（８０ａ、８０ｂ）は、前後方向に関して前記手動用操作部（２６）に重なる位置にある、
   　ことを特徴とする医療用マニピュレータ（１０Ｅ）。

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